O vanádio é um metal de importância estratégica que, dentre suas aplicações industriais, desempenha um papel crítico na produção de ligas metálicas de alta performance. Uma aplicação para o vanádio que vem se destacando no setor energético é na produção de eletrólitos para Baterias de Fluxo Redox de Vanádio (BFRV). Essas baterias empregam o vanádio em seus quatro estados de oxidação como espécies ativas dos seus eletrólitos para armazenarem energia de fontes renováveis de produção em ampla escala. Vanádio comumente V2O5 com um alto grau de pureza (99.8%) é requerido como matéria-prima. Nessa vertente, o objetivo deste trabalho foi empregar as resinas de troca iônica como técnica de purificação de uma solução ácida de vanádio contaminada com ferro, tendo em vista que as principais ocorrências naturais do vanádio são associadas a esse elemento. Foram avaliadas três resinas quelantes de troca iônica (Lewatit® MonoPlus TP 209 XL, Lewatit® TP 207, Dowex M4195) e uma resina de troca catiônica forte (Lewatit® MonoPlus S 200H). O estudo da adsorção se deu pela avaliação da influência de parâmetros nos ensaios em batelada e em colunas de leito fixo. O pH, a relação massa de resina/volume de solução, a temperatura e o tempo de contato foram investigados. Os resultados mostraram que o aumento do pH de 0,5 para 2,0 favoreceu a adsorção de ambos os metais pelas resinas testadas, mas que as quelantes foram mais seletivas para vanádio. A adsorção de vanádio foi melhor ajustada pela isoterma de Langmuir nas TP 209 XL, TP 207 e S 200 H e pela isoterma de Temkin para a M4195. Já o mecanismo de adsorção de ferro variou entre os modelos de Langmuir, Freundlich e Temkin. A adsorção de vanádio pelas resinas quelantes, assim como a de ferro por todas, é de natureza endotérmica (H0 > 0). Além disso, ambos os metais se adsorvem nas resinas de forma espontânea (G0 < 0). Em relação à cinética, o modelo de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou à adsorção de ambos os metais pelas resinas, indicando que o processo é controlado por quimissorção. Com a variação da vazão de 2 para 3 volumes de leito/hora nos ensaios em coluna com as resinas quelantes, os resultados das curvas de ruptura foram similares. Na etapa de eluição, vanádio foi eficientemente recuperado empregando-se solução de H2SO4 (1 mol.L1). Utilizando um sistema de 5 colunas em série, foi possível recuperar ao final 94 e 98% de todo o vanádio, respectivamente, pelas resinas TP 209 XL e TP 207. A eluição obtida até a terceira coluna da resina TP 207, assim como da primeira coluna da resina TP 209 XL continha vanádio com pureza de 99.8%, chegando a 99.9% na primeira coluna com a resina TP 207. As soluções purificadas foram então submetidas à precipitação pela adição de (NH4)2SO4, gerando (NH4)2V6O16, que foi então calcinado à V2O5 (99.9% puro), sendo as fases confirmadas por DRX e TG-DTG.

Vanadium is a strategically important metal that, among its industrial applications, plays a critical role in the production of high-performance alloys. An application for vanadium that stands out in the energy sector is in the production of electrolytes for Vanadium Redox Flow Batteries (VRFBs). These batteries use vanadium in its four oxidation states as active species in their electrolytes to store energy from renewable sources of large-scale production. Vanadium commonly V2O5 with a high degree of purity (99.8%) is required as raw material. The objective of this research was to use ion exchange resins as a purification technique for an acid solution of vanadium contaminated with iron, given that the main natural occurrences of vanadium are associated with this element. Three ion exchange chelating resins (Lewatit® MonoPlus TP 209 XL, Lewatit® TP 207 and Dowex M4195) and a strong cation exchange resin (Lewatit® MonoPlus S 200H) were evaluated. The study of adsorption was carried out by investigating the influence of parameters in the batch and fixed bed column tests. The pH, resin mass/solution volume ratio, temperature and contact time were investigated. The results showed that the increase in pH from 0.5 to 2.0 favored the adsorption of both metals by the tested resins, but that chelating ones were more selective for vanadium. Vanadium adsorption was better adjusted by the Langmuir isotherm for TP 209 XL, TP 207 and S 200 H and by the Temkin isotherm for M4195. The iron adsorption mechanism varied between the Langmuir, Freundlich and Temkin models. Vanadium adsorption by chelating resins, as well as iron adsorption by all of them, is endothermic in nature (H0 > 0). Furthermore, both metals adsorb onto resins spontaneously (G0 < 0). Regarding the kinetics, the pseudo-second order model was the one that best fitted the adsorption of both metals by the resins, indicating that the process is controlled by chemisorption. Breakthrough curves of chelating resins were similar changing the flow from 2 to 3 bed volumes/hour in the column experiments. In the elution step, vanadium was efficiently recovered using a H2SO4 (1 mol.L1) solution. Using a system of 5 columns in series, it was possible to recover, at the end, 94 and 98% of all the vanadium by the resins TP 209 XL and TP 207 (respectively). The elution obtained up to the third column of the TP 207 resin, as well as the first column of the TP 209 XL resin, contained 99.8% pure vanadium, reaching 99.9% in the first column with the TP 207 resin. The purified solutions were then subjected to precipitation by the addition of (NH4)2SO4, producing (NH4)2V6O16, which was then calcined to V2O5 (99.9% pure), phases that were confirmed by XRD and TG-DTG.